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拉曼光谱仪应用于深海探测

点击次数:379次  发布时间:2018-06-04
  拉曼光谱技术是一种可以对海洋资源进行原位探测的分析技术,是一种可以提供分子指纹谱的技术,与红外光谱不同,拉曼光谱可以直接对水溶液中的物质进行直接测量,因此可以对处于海水条件下的物质进行原位、准确的测定。
  拉曼光谱仪可以对深海海水水文环境进行分析,例如分析海水中甲烷水合物的形成和分布,深海中生物物种,海洋中二氧化碳等大气溶解情况,各种盐类物质例如硫酸盐等浓度进行分析,也可以通过水的拉曼峰来分析深海海水的大致存在状态。拉曼光谱可以对矿藏,例如锰结核等进行原位分析,也可以对深海中的火山口、海底的岩石成分进行分析,从而对其地质成因,矿藏等进行分析。在采矿作业过程中,可以利用拉曼光谱对样品进行前期的筛选。深海拉曼光谱仪器一直以来是深海资源探测领域的研发重点,国内外许多研究团队都投入了大量的资源。
  然而,目前应用于海洋和深海探测的拉曼光谱仪大多以长波长激光,其本征拉曼散射较弱。另外,海洋环境中存在的大量的叶绿素II和生物碎片等在可见区存在极强的干扰,这些物质会吸附到一些矿物的表面,其激发的荧光严重干扰拉曼信号的获取,大大限制了拉曼光谱在海洋研究中的应用。
  早在1998年,中国科学院大连化学物理研究所某研究员带领的团队研制了国内*台具有自主知识产权的紫外拉曼光谱仪,并成功的将该技术应用于材料研究中,解决了拉曼光谱研究材料中长期存在的荧光干扰难题。利用紫外拉曼光谱仪结合共振拉曼光谱技术,李灿团队在国际上鉴定了固体材料中低含量过渡金属活性中心(<1%);利用原位紫外拉曼光谱技术在国际上实现了模拟海底水热条件下分子筛材料合成过程的原位紫外拉曼光谱研究,检测到了水热条件下对分子筛材料形成起到关键作用的中间物种。这些工作先后获得国家技术发明二等奖和国家自然科学二等奖,并在国际上引起了广泛的关注,同时也表明,紫外拉曼光谱可以大大提高拉曼信号的检测灵敏度,避开荧光的干扰,并且在高温高压水相体系的研究中显示出了巨大的优势。在此基础上,将紫外拉曼光谱技术引入到深海海底进行探测,是目前世界上尚未见报道的尝试,因此不仅在科学意义上,更是在仪器研制方面是一种创举。
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